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8/18/2019 Informe_2_2016
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Desarrollo de máquina paradecoración personalizada de pasteleŕıa
Segundo Informe
Sergio Agudelo Bernal
Juan Pablo Cárdenas Niño
Oscar Daniel Cárdenas Pulido
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingenierı́a
Bogotá, Colombia
2016
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iii
Resumen
El mercado de la gastronoḿıa es cambiante, y en buena medida debido a la rápida trans-
formación de la sociedad actual. La reposteŕıa, aunque es solo un campo de la cocina, es
uno de los más importantes; en él se explotan en mayor medida las sensaciones y emociones
de una persona, además de ser una experiencia más personal. Algunos representantes de
esta disciplina tienen un potencial, que hasta ahora están empezando a reconocer y llevar a
la práctica. Adicionalmente, las herramientas tecnológicas especializadas en personalización,
por ser un negocio que apenas está apenas en estado de maduración, no cuentan con una ase-
quibilidad a la par de otros instrumentos disponibles. Los anteriores son algunas sugerencias
que resaltan lo importante que constituye ahora que el profesional en reposteŕıa ampĺıe su
oferta, pero aún más importante, que esté en capacidad de hacerlo plenamente. Es aśı que el
equipo planteó diseñar una máquina que complemente la labor del repostero, cuyo objetivo
es que facilite la manufactura de productos de mayor valor, pero además ayude a aquella per-
sona a actualizarse al mercado en el que hoy debe entrar a competir. Este documento reúne
todo el proceso documentado del diseño, desde su concepción como proyecto, delimitación de
objetivos y alcance, diseño conceptual y de detalle, hasta su construcción f́ısica. Todo junto
constituyó una muy amplia y enriquecedora experiencia aprendida de diseño ingenieril.
Palabras clave: Inyección, Temperatura, Ajuste Mecánico, Control.
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Contenido
Resumen III
Lista de śımbolos V
1. Introducción 1
2. Generación de Conceptos 2
2.1. Funciones Solicitadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.1.1. Definir Sistema de Alimentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.1.2. Acondicionar Sensor Térmico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.3. Estrategia de Control de Temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.4. Mejora del Ajuste entre Émbolo-Contenedor . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1.5. Restriccíon de Giro en el tornillo de potencia . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1.6. Integración de Hardware y Software de Control . . . . . . . . . . . . 15
2.1.7. Filtrado de Conceptos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3. Integracíon de Conceptos 17
3.1. Combinacíon de Conceptos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2. Construcción de Bocetos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.3. Concepto Dominante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4. Conclusiones 20
Bibliograf́ıa 21
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Lista de śımbolos
Śımbolos con letras latinas
Śımbolo Término Unidad SI Definición
T g Temperatura de Transición V́ıtrea C Citar Bibliograf́ıaGPIO General Purpose Input/Output
PFC Power Factor Correction
RTD Resistance Temperature Detector
HVAC Heating, ventilation and air conditioning
PTFE Politetrafluoroetileno
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1 Introducción
En la actualidad, es muy común encontrar aplicaciones de culinaria orientadas al usuario fi-
nal, en las que la gastronomı́a y la tecnoloǵıa están ı́ntimamente relacionadas. Absolutamente
todas de ellas fueron desarrolladas en otros paı́ses, hecho que afecta la economı́a colombiana
en varios ámbitos: las aplicaciones que son tráıdas tienen mediana acogida, posiblemente por
los sobrecostos de importación y porque el público objetivo original no es el mismo que el
que se halla aqúı, o porque existe pero en menor medida; además esta población de interés
está acostumbrada a métodos manuales o apenas ayudados por maquinaria especializada,
de gama baja o alta. Una solución acorde a las necesidades del público colombiano está
siendo demandada sin que se note a primera vista, y constituye una buena oportunidad para
abordar este nuevo mercado. Una propuesta de valor con alto impacto podrı́a traer consigo
otras, incluso cambiar parte de las costumbres de la sociedad local.
Estas y algunas otras consideraciones han servido como motivación para desarrollar en la
asignatura de Proyecto Aplicado de Ingenieŕıa un proyecto de este corte, se vió buena opor-
tunidad en generar el diseño de un inyector de cremas de reposteŕıa, orientado a inicialmente
al público en general, con un énfasis mayor en pasteleros aficionados y medianos productoresde pasteles. Tras varias entrevistas y encuestas dirigidas a un grupo elegido de personas,
estos interesados fueron cambiando, terminando por seleccionar sólo a los últimos. Varios
supuestos iniciales cambiaron a lo largo del ciclo de vida del proyecto; las técnicas obteni-
das del contenido de la asignatura orientaron al grupo de diseño a destilar las ideas que se
hab́ıan concebido en la presentación de la propuesta. Tras meses de desarrollo, metodoloǵıas
de diseño y procesos iterativos, todos documentados y presentados de forma sintética; cul-
minando con la selección y manufactura de un diseño dominante, finalmente concluyeron
con la forma f́ısica que se describe en el presente documento, y en aras de llegar a un diseño
con el que el grupo esté satisfecho y además que refleje en verdad el propósito con el que
fue formulado, se hace un estudio del estado actual y una introducción prospectiva a lasactividades a desarrollar en adelante.
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2 Generación de Conceptos
2.1. Funciones Solicitadas
2.1.1. Definir Sistema de Alimentacíon
Se solicita una fuente de enerǵıa con dos salidas disponibles, una de 12V con corriente mayor
o igual a 5A y otra de 110V AC . El dispositivo de suministro debe ser compacto, seguro yamigable con el usuario. El principal inconveniente es la obtención de una salida de 12V con
una potencia mayor a 60W por lo cual se analizan a continuación diferentes alternativas.
Fuente ATX (PSU)
Hay dos tipos de fuente ATX disponibles en el mercado, una certificada y otra genérica, esta
última es una alternativa que ofrece como ventajas un bajo costo (aproximadamente $30,000),
presentación amable y familiar para el usuario final, potencia de salida indicada muy superior
a la requerida, aśı como un bajo peso y volumen, lo que se traduce en un dispositivo más
compacto. Por otro lado tiene algunas deficiencias como la baja confiabilidad en su duraciónbajo operación continua a corrientes considerables, y la necesidad de modificación para incluir
la salida de 110V AC desde la misma caja.
Las señales se pueden llevar a la máquina mediante cable AWG con cualquier tipo de conec-
tor.
Figura 2-1: Fuentes ATX, Fuente Genérica
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2.1 Funciones Solicitadas 3
Constantemente se pone en discusión la potencia real entregada por este tipo de fuentes
pues se asegura que la potencia indicada en la caja es la máxima soportada por el producto
y en condiciones ideales se suministraŕıa por muy cortos periodos de tiempo, aśı mismo laeficiencia de la misma es muy baja y no cuenta con diferentes circuitos de protecci ón y
confiabilidad con los que sı́ cuenta una fuente certificada como lo son:
Over Voltage Protection (OVP): Pico de tensión que sobrepasa los lı́mites espe-
cificados por el equipo. En fuentes certificadas este circuito debe estar separado del
circuito regulador de control y referencia, además la ATX debe asegurar valores de
enclavamiento a su salida cuando se presenten estos picos (ver figura 2-2). [3]
Figura 2-2: Valores permitidos de enclavamiento en caso de sobre pico fuentes ATX
Short Circuit Protection: Circuito que asegura una impedancia menor a 0,1Ω a la
salida de la fuente, es decir, permite que casi toda la potencia generada por la fuente
llegue a la carga aśı ésta tenga una baja impedancia de entrada.
No Load Operation: Cuando no hay carga conectada a alguna de las salidas de la
fuente, esta debe entrar en estado de apagado y evitar cualquier condición de peligro
o daño.
Over Current Protection: Circuito aplicado a cada rail de la fuente que causa una
cáıda en la salida antes de alcanzar una potencia de 240V A.
Over Temperature Protection: Circuito de protección que provoca una cáıda en
la tensión de salida cuando se alcanza un punto de temperatura preseleccionado.
Led Strip PSU
Las fuentes Led Strip en realidad tienen la misma funcionalidad de las ATX pero se clasifican
en un grupo distinto principalmente por la aplicación haćıa la cual están orientadas, las
fuentes ATX han dominado el mercado de las computadoras sobre todo si estas tienen
altas exigencias de potencia en cambio las Led Strip como su nombre lo indica son ideales
para la alimentación de tiras de leds, sistemas de iluminación, cámaras de vigilancia etc.
Generalmente las fuentes LED strip trabajan con voltajes fijos de 12V ó 24V y grandes
capacidades de entrega de corriente, son más económicas que las ATX y gracias al auge
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2.1 Funciones Solicitadas 5
Referencia Corriente (A) Eficiencia Precio Garantia (Años)
NES-75-12 6.2 82 % $75.000 2
SE-100-12 8.5 83 % $76.000 2
RS-75-12 6 84.5 % $75.000 3
LPV-100-12 8.5 85 % $104.000 2
Tabla 2-1: Caption
RS-75-12 y LPV-100-12 [1], las tres primeras corresponden a cajas metálicas cerradas
mientras que la última es especial para alimentación de leds, tiene carcasa plástica y ocupa
un volumen menor que las demás. 2-4
Figura 2-4: Fuentes: carcasa metálicay carcasa plástica
A continuación se presentan las caracteŕısticas más importantes para cada una de estas
fuentes, es necesario aclarar que todas ellas cuentan con Short Circuit, Overload y Over
Voltage, son refrigeradas mediante convección natural de aire y las fuentes de la serie SE
poseen las mismas caracterı́sticas técnicas de las NES , la única diferencia es la no presencia
de plomo en las primeras. [7, 5, 6, 4, 13]
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6 2 Generación de Conceptos
Adaptador de 12V
Tiene como ventajas principales su alta versatilidad, bajo peso, además genera una percep-
ción de seguridad y fácil uso muy conveniente, en el mercado colombiano se encuentran adap-
tadores de hasta 7A, tienen un costo relativamente económico (aproximadamente $27.000)
y se consiguen fácilmente en valores de corriente de hasta 5A. 2-5
Figura 2-5: Adaptador de 12V-7A
El circuito interno para estos adaptadores es muy sencillo (ver figura 2-6) por lo que de
manera intuitiva se observa que no tiene circuitos de seguridad y protección, es una opción
económica pero no da el 100 % de confianza en cuanto a su correcto funcionamiento, sobre
todo en valores altos de corriente.
Figura 2-6: Circuito Interno Adaptador [12]
2.1.2. Acondicionar Sensor Térmico
El sensor térmico trabajado en el proyecto es una RTD PT100 cuyas caracteŕısticas princi-
pales son un comportamiento lineal y directamente proporcional de su resistencia respecto
a la temperatura cuyo coeficiente de temperatura es 0,00385 ΩΩ/C
lo cual indica un aumento
de cerca de 10Ω por cada 25◦C de aumento en temperatura, este valor es considerable y
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2.1 Funciones Solicitadas 7
será una de las consideraciones importantes en el análisis del concepto más apropiado para
el equipo.
Circuito en serie
El circuito en serie es la opción más sencilla de acondicionamiento de señal de un sensor
resistivo pero tiene diversas limitaciones, la primera de ellas es que el valor de cambio de la
resistencia para temperaturas cercanas es muy pequeño comparado con el valor estacionario
de la resistencia, lo cual ocasiona que la posibilidad de un cambio en la medida se vea
reflejado como un error de gran magnitud en la temperatura correspondiente; por otro lado
es deseable tener una salida linealizada del sensor, śı éste no es lineal se requerirá más que
un divisor de tensión para conseguir la salida como se desea.
Figura 2-7: Método divisor de tensión para medida de resistencia
la RTD usada en el proyecto es lineal aśı que el divisor de tensión podrı́a mantener la
linealidad de éste, por otro lado las variaciones de la resistencia en función de la temperatura
respecto al valor estacionario según la información proporcionada en el principio se podrı́a
calcular como:
∆R
R · 100 % =
10Ω
100Ω · 100 % = 10 % (2-1)
El valor anterior se calculó para un ∆T = 25◦C , si se calculara para un rango de temperaturas
de 50◦C el porcentaje de cambio de R respecto a su valor estacionario seŕıa del 20 %, un valor
grande comparado con otros sensores resistivos, es decir, el valor estacionario no afectaŕıa
de una manera tan importante la medición de la resistencia.
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8 2 Generación de Conceptos
Puente de WheatStone
El puente de Wheatstone surge como alternativa para solucionar el problema de valor estático
en la medición de la resistencia en el sensor; consiste en la colocación de un segundo divisor
en paralelo con el primero cuya función es generar un valor estático que en una condición
inicial es igual al del primer divisor 2-8, es decir, en condiciones iniciales la tensión entre
ambos divisores será 0. Este principio de funcionamiento trae dos consecuencias importantes:
Figura 2-8: Puente de WheatStone
la tensión de salida sigue una función no lineal de la forma:
V out = V kx
(k + 1)(k + 1 + x) (2-2)
Donde k es la relación de resistencias R1/R4 = R2/R0, la ecuación 2-2 indica que para
k + 1 x el comportamiento de V out puede asumirse lineal, convendŕıa entonces que
además de tener relaciones altas de k, x sea lo más pequeño posible pero esto no sucede
en las RTD donde como se dijo antes, las variaciones en la resistencia son apreciables
con el cambio de temperatura. [9]
La sensibilidad del circuito impone la siguiente restricción:
k2 = 1 + x (2-3)
Debido a la considerable variación de x en la RTD era importante mantener un k lo
más grande posible para mantener la linealidad de V out pero en este caso se observa
que k no debe ser muy grande respecto a x si se quiere mantener una sensibilidad
aceptable.
Se distinguen dos formas de acondicionar un sensor resistivo mediante el puente de Wheats-
tone:
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2.1 Funciones Solicitadas 9
Compensaci´ on
Se basa en asegurar siempre un balance entre los dos brazos del puente haciendo un
control sobre una de las ramas para que cambie de manera proporcional al sensor,se mide el esfuerzo de control requerido en corriente o tensión según sea el caso y
este se traduce a un valor de temperatura mediante un sistema microcontrolado. Este
acondicionamiento es elaborado y requiere de más componentes y por lo tanto resulta
costoso.
Deflexi´ on
Consiste en la medición de la diferencia de potencial entre las ramas del puente y su
posterior traducción a un valor de temperatura mediante un sistema microcontrolado.
Este método se ve restringido por la posible pérdida de linealidad y/o sensibilidad en
la salida por eso [?] hace las siguientes recomendaciones en caso de usarlo para una
RTD:
1. Limitarse a un margen de medida pequeño para que la no linealidad máxima sea
compatible con la exactitud requerida para la medida.
2. Perder sensibilidad haciendo k ≥ 10 y compensándola en parte con la tensión de
alimentación.
3. Linealizar analógica o digitalmente la tensión de salida del puente.
2.1.3. Estrategia de Control de Temperatura
Control de dos posiciones
Como su nombre lo indica es un tipo de control en que solo son posibles dos estados de
operación, uno de encendido o apertura y otro de apagado o cierre. En el caso de sistemas
de calentamiento el control a través del tiempo se verı́a de acuerdo a la figura 2-9.
Figura 2-9: Control ON-OFF en el tiempo
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10 2 Generación de Conceptos
En esta gráfica se observan dos términos importantes: Diferencial de control y Diferencial
de operación, el primero hace referencia al rango que va desde la temperatura en la cual se
activa la señal de control hasta la temperatura en la cual se desactiva, es importante notarque la señal no se debe desactivar justo cuando el sistema sobrepasa el set point ya que se
entraŕıa en un estado de short cycle perjudicial para los actuadores pues causa ineficiencias
en los equipos y acorta la vida útil de estos. El segundo término es el diferencial de operación,
corresponde a la diferencia real de temperaturas fluctuantes en el sistema. [8]
Cuando se desea por cuestiones de eficiencia que el diferencial de operaci ón sea casi igual
al diferencial de control se adiciona al modelo un actuador alterno que genere una lectura
mayor en el sensor y haga que este reaccione un tiempo antes del esperado (ver figura 2-10).
Figura 2-10: Control ON-OFF con anticipación
Control flotante
También se conoce como control triestado pues en general opera de la misma manera que
el control de dos posiciones pero con la aparición de una tercer estado, pues ahora tiene laposibilidad de estar encendido, apagado o en posición de parada. Esta estrategia es fácilmente
entendible si se analiza una válvula pero en el caso de sistemas de calentamiento el principio
no es tan claro, la posición de parada se podŕıa interpretar como un estado intermedio en
el que la resistencia calefactora aporta solo una fracción de su ganancia. El comportamiento
del sistema en el tiempo se veŕıa de acuerdo a la figura 2-13
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2.1 Funciones Solicitadas 11
Figura 2-11: Control flotante en el tiempo
Control por modulación
Es el control continuo del sistema, la señal de control en todo momento es proporcional al
estado de la planta y los tipos más comunes de control de este tipo son el proporcional,
derivativo, integral y todas las combinaciones posibles entre ellos. La constante de tiempo de
los sistemas HVAC es alta en todos los casos por lo que la adición de un término derivativo
al control de estos aumenta la probabilidad de inestabilidad notablemente, es normal ver
que este término no es utilizado en este tipo de sistemas.
En este tipo de sistemas es muy común la implementación por modulación de ancho de pulso
(PWM) de la señal de salida, el control genera una salida que a su vez es traducida en un
parámetro para el PWM que puede ser la longitud de los pulsos generados en alto o el ciclo
útil de una señal con frecuencia fija (ver figura 2-12). El último paso luego de la puesta
en marcha de la estrategia de control es la sintonización del mismo, se deben encontrar las
constantes proporcional e integral para una condición de flujo dada, si ésta se cambia será
necesario realizar una nueva sintonización y si el sistema pasa por varias condiciones de flujo
el control deberá ser capaz de cambiar sus parámetros dependiendo de la situación.
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12 2 Generación de Conceptos
Figura 2-12: Tipos de control PWM
2.1.4. Mejora del Ajuste entre Émbolo-Contenedor
El émbolo funciona correctamente cuando no se le adiciona el oring pero esto trae como
consecuencia un pequeño escape de fluido a través de las paredes del contenedor. Uno de
los principales problemas por el oring genera problemas es la fricción que se presenta entra
las superficies en contacto, además del alto valor de compresión calculado para el Oring. El
cambio de material, tipo de sello y mejora de la superficie del contenedor pueden ser accionescorrectivas suficientes para obtener un buen desempeño.
El primer paso a seguir es el lijado de la superficie interior del contenedor, este debe hacerse
usando un macho circular de un diámetro inferior al interno del contenedor, este macho
tendrá adherida una superficie abrasiva y será acoplado a un eje correctamente alineado con
el contenedor, de esta manera se garantiza un lijado uniforme evitando causar más deforma-
ciones en el elemento. Superado este paso se espera obtener una superficie con un diámetro
más o menos constante a lo largo del contenedor (∆e ≤ 0,1mm) y una superficie sin las
acanaladuras propias de la impresión 3D.
Luego se trabaja el émbolo y el respectivo canal para el sello cuyo objetivo es la mejora del
ajuste y la consecución de una superficie con menor coeficiente de fricción, menor área de
contacto con el contenedor y por tanto menor presión radial. El material adecuado en casos
donde sea cŕıtico el nivel de rozamiento entre las superficies es el PTFE (Teflón), tiene coefi-
ciente de fricción de 0,06 y reduce cualquier posibilidad de aceleraciones o desaceleraciones
súbitas durante el desplazamiento de una superficie sobre la otra.[2, 10]
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2.1 Funciones Solicitadas 13
Sello tipo Lip vs Oring
La forma de un sello tiene gran importancia en el desempeño del sistema sobre todo a bajas
presiones, por lo que siempre se hace una relación entre baja fricción y buen sellado, elideal seŕıa tener un sello con la mı́nima fricción y el máximo sellado pero estas variables
van en dirección opuesta como lo muestra la figura 2-13. Según la aplicación se le dará
más importancia a una de estas variables, precisamente por esto existen Lips y Orings en el
mercado, los primeros ofrecen muy baja fricción y desgaste pero el grado de sellado es pobre,
en cambio los Oring se caracterizan por todo lo contrario, alta fricción y gran desgaste pero
aseguran un excelente sellado.
Figura 2-13: Relación Sello Fricción
Se encuentran diferentes geometŕıas en los perfiles de los sellos, cada una de ellas con de-terminadas ventaja, para el proyecto se busca la menor área de contacto sobre la cual se
distribuya la presión, atendiendo a esto y al uso final del sello en un pistón se observa que
una buena opción es el perfil straight cut (ver figura 2-14).
Figura 2-14: Tipos de contacto para sellos en labio
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14 2 Generación de Conceptos
Los catálogos dividen sus productos según el medio sobre el cual se hará presión, este puede
ser hidráulico ó neumático. En cualquier aplicación es sencillo distinguir el tipo de medio
sobre el cual se trabajará pero en casos especiales como por ejemplo pequeños cilindroshidráulicos las presiones necesarias no son tan altas y puede ser propicio llegar a dise ñar con
sellos de tipo neumático, ya que ofrecen la menor fricción y cumplen con la presión máxima
soportada del equipo. Se presenta el diagrama de flujo para la selecci ón de un sello con fin
neumático 2-15, el movimiento de alta presión es unidireccional y no es necesario el uso de
bumpers por lo cual son recomendables los sellos E4, 8400, 8500 y AN6226.
Figura 2-15: Diagrama de selección de sellos
El montaje final del sello pistón se veŕıa como el de la figura 2-16.
Figura 2-16: Pistón con sellos tipo labio
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2.1 Funciones Solicitadas 15
El mejoramiento de este ajuste puede buscarse mediante caminos más radicales como la
construcción de un nuevo contenedor en un material que permita ser polichado hasta la
obtención de la rugosidad deseada, por otro lado existe la posibilidad de construir todo elémbolo con el sello incorporado mediante el proceso de colada, eligiendo el material y las
dimensiones exactas del diseño calculado. Estas últimas opciones se salen de la intención de
desarrollar máquinas con partes estandarizadas por lo que la hacen más costosa y de dif́ıcil
mantenimiento.
2.1.5. Restricción de Giro en el tornillo de potencia
La restricción de giro al tornillo de potencia se consiguió insertando un pin gúıa al tornillo
el cual desliza a través de una ranura dispuesta un tubo circular hueco que se ajustaba a
la máquina por interferencia con la carcasa. Los movimientos del tornillo y los diferentesaprietes de los tornillo que fijan la carcasa a la placa base causaron una desalineación que se
pretende corregir de una de las siguientes formas.
Base plana sujetada a carcasa
En lugar de conseguir un ajuste por interferencia se planea construir un cubo al final de la
sección circular cuya cara superior ira plenamente sujetada a la cara superior de la carcasa,
esto asegura un acople mucho más robusto, pero no evita el problema del desajuste de la
carcasa por lo que esta solución también requerirá de la construcción de una nueva carcasa
con un calibre que le proporcione mayor rigidez y el mejoramiento del tipo de sujeción a laplaca base para evitar los problemas de apriete.
Base plana sujetada a motor
La solución consiste en agregar un cubo a la parte inferior del tubo circular hueco que actúa
como guı́a y fijarlo a la cara superior del motor, de esta manera se asegura que sin importar
el desajuste de la carcasa el sistema gúıa tornillo siempre estará alineado. Se debe tener
especial cuidado con los tornillos del motor pues presentan un ajuste mı́nimo que no debe
ser cambiado porque de otra manera el motor no funciona.
2.1.6. Integración de Hardware y Software de Control
Protocolo de Comunicación
Las dos rutinas desarrolladas para la ejecución del proceso se pueden sincronizar mediante
la creación de flags que viajen de un microcontrolador a otro mediante algún protocolo de
comunicación, aunque no se aprovechan todas las funciones de cada microcontrolador y se
hace menos compacto el diseño es la mejor opción si se quiere reutilizar completamente el
código ya desarrollado.
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16 2 Generación de Conceptos
Integración en un solo microcontrolador
Esta integración exige la compra de un microcontrolador con mayores capacidades y la
reestructuración del código elaborado pero asegura un diseño más compacto, seguro y fácil
de mantener.
2.1.7. Filtrado de Conceptos
Todos los conceptos expuestos son soluciones que en gran medida ya han sido preselec-
cionados desde anteriores filtros pues se tiene la restricción de un prototipo parcialmente
construido, casi todos ellos se pueden analizar de manera independiente.
Figura 2-17: Filtrado de Conceptos
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3 Integración de Conceptos
3.1. Combinación de Conceptos
Como se mencionó en la sección 2, la mayoŕıa de los conceptos a trabajar son independientes
por tanto se puede hacer una selección preliminar para cada uno de ellos teniendo en cuenta
todos los argumentos dados durante su explicación.
Figura 3-1: Selección de Conceptos
3.2. Construcción de Bocetos
El boceto dominante es el mismo que se planteó para la construcción del prototipo (ver
figura 3-2), los cambios que se deben hacer son de proceso y control por tanto este no se ve
afectado de ninguna manera.
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18 3 Integración de Conceptos
Figura 3-2: Boceto Dominante
3.3. Concepto Dominante
El concepto dominante puede variar de acuerdo a las mejoras de alta prioridad que deben
realizarse para el dimensionamiento de los elementos faltantes tal como la corriente que de-
beŕıa proveer la fuente de poder, el tipo de control de temperatura a usar y su respectiva
sintonización; sin embargo basados en los resultados obtenidos hasta el momento la mejor
opción como fuente de alimentación es led Strip SE −100−12 y para el control es conveniente
la utilización de un controlador P I cuya salida vaŕıe el ciclo útil de una señal modulada por
ancho de pulso, es evidente que por la dificultad en la obtenci ón de un modelo matemático
para la planta es necesaria una sintonización manual en los parámetros del controlador.
El acondicionamiento del sensor térmico basado en la información proporcionada deberı́aser un circuito en serie ya que no altera la linealizaci ón que por naturaleza posee el sensor
y no atenta de forma importante contra la sensibilidad a la salida. El valor estático que
aparentemente es grande se puede manejar si se consigue una resistencia de referencia con
una tolerancia alta. El ajuste émbolo contenedor se focaliza totalmente en la disminución de
la fricción entre las respectivas superficies, por tanto se decide usar un sello en labio E4 que
usualmente se instala en equipos neumáticos, el dimensionamiento de este sello se hará en el
próximo informe y por último la integración de software y hardware de control se desarrollará
en un solo microcontrolador que permita el fácil mantenimiento y modificación del código
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3.3 Concepto Dominante 19
que por defecto venga con el equipo.
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4 Conclusiones
La consulta a expertos es importante y necesaria para la realización de un diseño con el
menor número de inconvenientes posibles, pues en el caso del sistema de alimentación
la opción más atractiva era la fuente ATX genérica pero debido a la retroalimentación
recibida se concluyó que ésta no es apta para la aplicación por el valor real de potencia
que entrega y su capacidad de suministro de corriente a 12V .
En algunos casos es necesario salirse de los lineamientos básicos y genéricos que en-
tregan algunas empresas en sus catálogos para redirigirlos al trabajo que se está rea-
lizando, indicar una razón de compresión de 30 % para un oring no es lógico en una
aplicación en la que es crucial disminuir la fricción, de la misma manera el uso de sellos
hidráulicos puede no ser la mejor opción.
Hacer un control de dos posiciones para un sistema HVAC donde el tiempo de actua-
lización de la señal de control es muy corto puede provocar un daño en los actuadores
y unos sobrepicos en la señal de salida por el efecto del ciclaje rápido, es importante
hacer una estimación de la constante del tiempo del sistema y actualizar la señal decontrol en un tiempo mayor a esta constante.
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